Question

【題目】某同學用如圖的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：

（1）先將斜槽軌道的末端調整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復寫紙，并將該木板豎立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，撞到木板在記錄紙上留下壓痕O。

（2）將木板向右平移適當距離，再使小球a從原固定點由靜止釋放，撞到木板在記錄紙上留下壓痕B。

（3）把半徑相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的右邊緣，讓小球a仍從原固定點由靜止開始滾下，與b球相碰后，兩球撞在木板上，并在記錄紙上留下壓痕A和C。

①本實驗中小球a、b的質量ma、mb關系是____________。

②放上被碰小球，兩球相碰后，小球a在圖中的壓痕點為___________。

③記錄紙上O點到A、B、C的距離y1、y2、y3，若兩球碰撞動量守恒，則應滿足的表達式為_________。

Answer 1

【答案】ma> mb C

【解析】

（3）①本實驗中要求小球a、b的質量ma、mb關系為：ma> mb，是為了避免小球a、b碰撞后小球a反彈；

②放上被碰小球b，兩球相碰后，小球a平拋運動的速度減小，運動時間變長，根據ygt2知，豎直下降的高度增大，所以在圖中的壓痕點為C；

③設a單獨滾下經過斜槽軌道末端的速度為va，兩球碰撞后a、b的速度分別為va′和vb′，若兩球碰撞動量守恒，則mava＝mava′+mbvb′；根據平拋運動規律得：vax，va′＝x；vb′＝x；聯立得：應滿足的表達式為：．